次世代稠密海底観測網のためのシミュレーション同化型津波即時予測

• 研究課題/領域番号: 15K16306
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 自然災害科学・防災学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 前田 拓人 東京大学, 地震研究所, 助教 (90435579)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 津波 / 即時予測 / 海底圧力観測 / データ同化 / シミュレーション / 最適内挿法 / 地震動 / seismic gradiometry / Seismic Gradiometry

研究成果の概要

地震発生後に迅速に津波の現況を把握し，高精度な津波予測を行う津波即時予測手法に，データ同化法を適用することに成功した．このデータ同化法は，地震発生時における初期値ではなく，現時刻における津波波高と流速の空間分布を直接逐次的に推定する．これは，観測記録を逐次的にシミュレーションモデルにフィードバックすることで実現される．S-net観測点レイアウトでの数値実験やオフライン観測で収録された津波記録への適用事例から，提案手法の有効性が確認された．一方，海底圧力計では，震源近傍において地殻変動に伴うオフセットに伴うバイアスが起こることが判明し，その対策方法についての理論的な検討も実施した．

研究成果

• [雑誌論文] Green's Function-Based Tsunami Data Assimilation: A Fast Data Assimilation Approach Toward Tsunami Early Warning (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang Yuchen、Satake Kenji、Maeda Takuto、Gusman Aditya Riadi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 号: 20
  • DOI: 10.1002/2017gl075307
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reconstruction of a 2D seismic wavefield by seismic gradiometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., K. Nishida, R. Takagi, and K. Obara
  • 雑誌名: Prog. Earth Planet. Sci. 巻: 3 号: 1 ページ: 31-31
  • DOI: 10.1186/s40645-016-0107-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tsunami data assimilation of high-density offshore pressure gauges off Cascade from the 2012 Haida Gwaii earthquake (2016)
  • 著者名/発表者名: Gusman, A. R., A. F. Sheehan, K. Stake, M. Heidarzadeh, I. E. Mulia, and T. Maeda
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 号: 9 ページ: 4189-4196
  • DOI: 10.1002/2016gl068368
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An effective absorbing boundary condition for linear long-wave and linear dispersive-wave tsunami simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., H. Tsushima, and T. Furumura
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 68 号: 1 ページ: 63-63
  • DOI: 10.1186/s40623-016-0436-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Successive estimation of a tsunami wavefield without earthquake source data: A data assimilation approach toward real-time tsunami forecasting (2015)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., K. Obara, M. Shinohara, T. Kanazawa, K. Uehira
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 42 号: 19 ページ: 10256-10262
  • DOI: 10.1002/2015gl065588
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Tsunami data assimilation including effects of coseismic deformation for real-time tsunami forecasting using pressure gauges (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuto Maeda
  • 学会等名: IAG-IASPEI2017
  • 国際学会
• [学会発表] 海底水圧計記録による津波データ同化における地殻変動成分の推定：高速解法の定式化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人
  • 学会等名: 日本地震学会2017年秋季大会
• [学会発表] Dynamic Tsunami Data Assimilation (DTDA) Based on Green’s Function: Theory and Application (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang. Y., K. Satake, A. R. Gusman, and T. Maeda
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
• [学会発表] A fast tsunami data assimilation approach on the 2012 Haida Gwaii earthquake: based on the employment of Green's function (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., K. Satake, and T. Maeda
  • 学会等名: IAG-IASPEI2017
• [学会発表] A fast tsunami data assimilation approach on 2012 Haida Gwaii earthquake: based on the employment of Green’s function (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., K. Satake, A. Gusman, and T. Maeda
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 海底圧力計記録を用いた津波データ同化における非津波成分分離の高速解法の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人
  • 学会等名: 東京大学地震研究所共同利用拳銃集会共同利用研究集会「海洋－固体地球システムにおける波動現象と構造不均質性」
• [学会発表] Instantaneous separation between coseismic deformation and tsunami height from pressure gauge records based on the data assimilation method (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, California
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] 海底水圧計データ同化による津波波高と海底地殻変動の即時的分離推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-10-07
• [学会発表] 地震波干渉法と地震波勾配法による任意地点間のグリーン関数抽出：数値実験による検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人・西田究
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-10-07
• [学会発表] Two-dimensional wavefield reconstruction: tsunami data assimilation and seismic gradiometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T.
  • 学会等名: 5th IASPEI/IAEE International Symposium: Effects of Surface Geology on Seismic Motion (ESG5)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2016-08-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 線形長波および線形分散波の津波数値シミュレーションのための効果的なPML吸収境界条件 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人・対馬弘晃・古村孝志
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 海底水圧記録のデータ同化に基づく津波波高と地殻変動の分離の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] Reconstruction of 2D seismic wavefield from long-period seismogram and short-period seismogram envelope by seismic gradiometry applied to Hi-net array (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., K. Nishida, R. Takagi, and K. Obara
  • 学会等名: EGU General Assembly, Vienna, Austria
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-04-18
  • 国際学会
• [学会発表] Toward 2D Seismic Wavefield Monitoring: Seismic Gradiometry for Long-Period Seismogram and Short-Period Seismogram Envelope applied to the Hi-net Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., K. Nishida, R. Takagi, and K. Obara
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, California (USA)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] 地震観測網へのSeismicGradiometry法の適用に基づく長周期地震波形ならびに短周期地震波エンベロープの時空間解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人・西田究・高木涼太・小原一成
  • 学会等名: 地震学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] From seismic waveforms to seismic wavefield: A feasibility study of the seismic gradiometry applied to the Hi-net array (2015)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., K. Nishida, R. Takagi, and K. Obara
  • 学会等名: AOGS2015
  • 発表場所: Suntec City (Singapore)
  • 年月日: 2015-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] 地震波形解析から地震波動場解析へ：Seismic Gradiometry法の広帯域化Hi-net記録への適用可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田拓人・西田究・高木涼太・小原一成
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-26
• [備考] 本研究課題に関連したオープンソースソフトウェア（tsunami_pml）公開アドレス
  • URL: https://github.com/takuto-maeda/tsunami_pml
• [備考] 本研究課題に関連したオープンソースソフトウェア（tdac）公開アドレス
  • URL: https://github.com/takuto-maeda/tdac